FR2507498A1 - Procede pour eliminer co2 et, s'il est present, h2s d'un melange de gaz - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR ELIMINER CO ET, S'IL EST PRESENT, HS D'UN MELANGE DE GAZ. SELON CE PROCEDE: A. LE MELANGE DE GAZ EST MIS EN CONTACT A PRESSION ELEVEE, A CONTRE-COURANT, AVEC UN SOLVANT COMPRENANT UNE AMINE TERTIAIRE ET UN ABSORBANT PHYSIQUE; B. LE SOLVANT CHARGE OBTENU EST SOUMIS A UNE VAPORISATION ECLAIR A UNE PRESSION SUPERIEURE A LA PRESSION PARTIELLE TOTALE DU CO ET DU HS PRESENTS DANS LE SOLVANT CHARGE A LA TEMPERATURE EXISTANTE; C. LE SOLVANT CHARGE OBTENU B EST SOUMIS A UNE VAPORISATION ECLAIR A UNE PRESSION INFERIEURE A LA PRESSION PARTIELLE TOTALE DU CO ET DU HS PRESENTS DANS LE SOLVANT CHARGE A LA TEMPERATURE EXISTANTE ET LE SOLVANT SEMI-MAIGRE OBTENU EN C EST, EVENTUELLEMENT APRES REGENERATION TOTALE DE LA TOTALITE OU D'UNE PARTIE DE CE SOLVANT, UTILISE COMME SOLVANT DANS L'ETAPE A. APPLICATION A LA PREPARATION DE GAZ UTILISABLES DANS UN PROCEDE CLAUS.
Description
La présente invention concerne un procédé pour éliminer CO 2 et, s'il est
présent, H 2 S d'un mélange de gaz. Dans de nombreux cas, il est nécessaire d'éliminer CO 2 et, s'il est présent, H 2 S ainsi que d'autres impu- retés contenant du soufre telles que COS de mélanges de
gaz L'élimination de H 2 S et/ou d'autres impuretés con-
tenant du soufre de mélanges de gaz peut être nécessaire afin de rendre ces mélanges de gaz utilisables pour des transformations catalytiques en utilisant des catalyseurs
sensibles au soufre, ou pour réduire la pollution de l'envi-
ronnement si ces mélanges de gaz ou des gaz de combustion
obtenus à partir d'eux sont déchargés à l'atmosphère.
Des exemples de gaz contenant du CO 2 desquels H 25 et/ou d'autres composés contenant du soufre doivent généralement être éliminés sont des gaz obtenus par combustion partielle, ou par gazéification complète ou partielle, d'huile et de charbon, de gaz de raffinerie, de gaz de ville, de gaz naturel, de gaz de four à coke, de gaz à l'eau, de propane
et de propène.
L'élimination de CO 2 de mélanges de gaz, soit isolément d'un mélange de gaz qui ne contient pas ou pratiquement pas de H 2 S ( par exemple des gaz naturels), ou en mélange avec H 2 S dans le cas o ce dernier composé est présent dans le mélange de gaz, est souvent nécessaire pour amener les mélanges de gaz à un pouvoir calorifique désiré et/ou pour éviter la corrosion dans des canalisations de transport et/ou pour éviter une congélation dans un équipement cryogénique et/ou pour éviter le transport de CO 2 qui est sans valeur dans le mélange à utiliser finalement dans un
certain but.
Dans de nombreux cas, C 02 et, s'il est présent, H 25 seront éliminés des mélanges de gaz en utilisant des solvants liquides, qui souvent seront basiques Au moins une partie du CO 2 présent dans le mélange de gaz sera absorbée -2- dans le solvant liquide en même temps qu'au moins une partie du H 2 S, s'il y en a de présent Le H 2 S et le CO 2
(qui dans la présente description sont appelés aussi
quelquefois les gaz acides) seront éliminés des mélanges de gaz à la pression du mélange de gaz concerné, c'est-à-
dire dans de nombreux cas à pression élevée.
Le solvant chargé obtenu après absorption de CO 2 et, s'il est présent, de H 2 S à partir du mélange de gaz doit être régénéré partiellement ou totalement, et au cours de cette régénération, H 2 S, s'il est présent, et CO 2 sont libérés. Dans le cas o H 2 S est présent en quantité appréciable dans le gaz obtenu après régénération du solvant chargé, ce gaz ne peut pas être déchargé à l'atmosphère avant
qu'au moins la majeure partie du H S en ait été enlevée.
Le H 2 S est éliminé de ce gaz de manière très appropriée
par transformation en soufre élémentaire, qui est séparé.
La transformation de H 2 S en soufre élémentaire est effectuée généralement dans la technique au moyen d'un procédé de Claus dans lequel une partie du H 2 S est oxydée
en SO 2, avec ou sans l'aide d'un catalyseur approprié.
Pour que l'on puisse mettre en oeuvre un procédé Claus, le pourcentage molaire de H 2 S dans un mélange avec CO 2 doit être d'au moins environ 15 Si ce pourcentage est compris entre environ 15 et environ 40, on peut mettre en oeuvre le procédé Claus en séparant un tiers du gaz, en brûlant le H 2 S s'y trouvant présent pour le transformer en SO 2, et en mélangeant ensuite le gaz contenant du SO 2 résultant avec le reste du gaz contenant H 2 S, après quoi la réaction de Claus peut être conduite encore à température élevée et de préférence en présence d'un catalyseur Dans le cas o le gaz contient environ 40 moles % de H 2 S ou plus, on peut mettre en oeuvre le procédé Claus en brûlant le gaz avec une quantité d'air suffisante pour transformer un tiers du H 2 S en CO 2 et en faisant réagir ensuite H 25 et -3-
C 2 de manière à former du soufre et de l'eau.
Dans de nombreux cas, le gaz libéré durant la régéné-
ration du solvant chargé est inutilisable dans un procédé Claus, sa teneur en H 2 S étant trop faible, et ce gaz doit être soumis à des traitements ultérieurs pour accrois- sement de sa teneur en H 25 Dans le cas o le gaz libéré durant la régénération
aurait une teneur en H 2 S suffisamment forte pour utili-
sation dans un procédé Claus, il peut être important néanmoins d'augmenter sa teneur en H 2 S, parce que dans ce dernier cas la quantité totale de gaz à utiliser dans le
procédé Claus est plus petite et en conséquence les ins-
tallations peuvent être de plus petites dimensions.
L'accroissement de la teneur en H 2 S du solvant libéré durant la régénération du solvant chargé peut évidemment être effectué par absorption préférentielle du H 25 de ce gaz dans un solvant approprié, et régénération de ce solvant chargé Toutefois, cette deuxième opération d'absorption est peu attrayante en raison des installations supplémentaires à construire et de la quantité d'énergie
nécessaire pour régénération de ce solvant chargé.
L'invention fournit un procédé pour éliminer Co 2 et, s'il est présent, H 2 S d'un mélange de gaz, procédé dans lequel l'énergie nécessaire pour la régénération du solvant chargé de CO 2 et, s'il est présent, de H 2 S, est très peu importante, et dans lequel des gaz ayant de hautes teneurs en H 2 S utilisables dans un procédé Claus sont obtenus avec une seule étape d'absorption à partir de mélanges de gaz
contenant H 25.
L'invention fournit donc un procédé pour éliminer CO 2 et, s'il est présent, H 2 S d'un mélange de gaz, caractérisé en ce que: a) le mélange de gaz est mis en contact à pression élevée à contre-courant avec un solvant qui comprend une amine tertiaire et un absorbant physique; -4- b) le solvant chargé obtenu est soumis à une vaporisation éclair au moins une fois par relâchement de la pression à une pression au-dessus de la pression partielle totale du
CO 2 et du H 2 S présents dans le solvant chargé à la tempé-
rature existante; c) le solvant chargé obtenu dans l'étape b) est soumis à une vaporisation éclair au moins une fois par relâchement de la pression à une pression au-dessous de la pression partielle totale du CO 2 et du H 2 S présents dans le solvant chargé à la température existante, et le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) est, éventuellement après régénération totale de la totalité ou d'une partie de ce solvant, utilisé comme solvant
dans l'étape a).
Le solvant comprend une amine tertiaire, un absorbant
physique et de préférence de l'eau.
Les gaz acides sont capables de réagir avec les amines tertiaires Des amines tertiaires très utilisables sont des amines tertiaires aliphatiques, en particulier celles qui
contiennent au moins un groupe hydroxyalcoyle par molécule.
Des exemples sont la triéthanolamine, la tripropanolamine,
la triisopropanolamine, l'éthyldi 6thanolamine, la diméthyl-
éthanolamine, la diéthyléthanolamine Une préférence
est accordée à la méthyldiéthanolamine.
Un absorbant physique est un composé dans lequel les gaz acides sont solubles, mais sans subir une réaction avec eux Des absorbants physiques très utilisables sont le sulfolane et des sulfolanes substitués, des alcools ayant de 1 à 5 atomes de carbone par molécule (par exemple le méthanol), l'éther diméthylique du tétraéthylène-glycol, la Nméthylpyrrolidone, des amides d'acides carboxyliques alcoylés (par exemple le diméthylformamide) Une préférence est accordée au sulfolane Le mot "sulfolane" désigne le
composé "tétrahydrothiophène 1,1-dioxyde".
Les teneurs en amine tertiaire et en absorbant physique -.5- (et en eau, s'il y en a de présente) dans le solvant peuvent varier entre de larges limites D'une manière très appropriée, le solvant contient de 10 à 60 % en poids d'amine tertiaire, de préférence de méthyldiéthanolamine, de 15 à 55 % en poids d'absorbant physique, de préférence
de sulfolane, et de 5 à 35 % en poids d'eau.
Il est essentiel que le solvant utilisé dans le procédé selon l'invention comprenne une amine tertiaire et un absorbant physique Dans des procédés modifiés qui ne diffèrent du procédé selon l'invention qu'en ce que le solvant contient une amine secondaire et/ou une amine primaire au lieu d'une amine tertiaire ou contient une amine tertiaire, mais pas d'absorbant physique, moins de Co 2 est libéré dans la vaporisation éclair dans l'étape c) et, en conséquence, dans le cas o du H 2 S était présent dans le mélange de gaz initial, le solvant semi-maigre obtenu dans la régénération partielle de l'étape c) contient H 2 S et C 02 dans un rapport molaire plus bas que celui obtenu avec le procédé selon l'invention De plus, la régénération totale du solvant semi-maigre (qui est généralement effectuée par strippage à la vapeur d'eau) exige dans le cas des procédés modifiés ci-dessus plus de vapeur d'eau et donne un mélange de C 02 et de H 2 S dans un rapport molaire moins avantageux pour un procédé Claus
que dans le cas du procédé selon l'invention.
Un procédé modifié différant de celui selon l'invention en ce que le solvant comprend un ou plusieurs absorbants physiques seulement, des amines étant absentes, exige dans de nombreux cas plus de solvant et un plus grand nombre de
plateaux d'absorption dans une colonne d'absorption util-
lisée dans l'étape a) pour que l'on obtienne la même quantité de gaz acides absorbée que dans le procédé selon
l'invention En outre, une plus grande quantité de gaz non-
acides est absorbée dans les solvants qui comprennent un ou plusieurs absorbants physiques seulement que dans les -6- solvants utilisés dans le procédé selon l'invention, lesquels gaz non-acides sont libérés durant la vaporisation éclair dans l'étape b) Dans le cas o on utilise un solvant qui comprend un ou plusieurs absorbants physiques seulement, cette quantité de gaz non-acides est si grande
qu'il n'est pas intéressant de l'utiliser comme combus-
tible (comme on peut le faire avec les gaz non-acides libérés dans l'étape b) dans le procédé selon l'invention) et, en conséquence, il faut que ces gaz non-acides soient remis sous pression (à l'aide de compresseurs coûteux)
avant recyclage à l'étape a).
La mise en contact du mélange de gaz avec le solvant dans l'étape a) est effectuée à pression élevée, qui est
considérée comme étant une pression d'au moins 5, en par-
ticulier d'au moins 10 bars Des pressions comprises entre
et 100 bars sont très utilisables.
La mise en contact du mélange de gaz avec le solvant est effectuée de manière très appropriée dans une zone de mise en contact, par exemple une colonne d'absorption qui comprend de 15 à 80 couches de mise en contact, telles que des plateaux à soupapes, des plateaux à calottes, des chicanes, etc On a trouvé d'une manière surprenante qu'en utilisant le solvant dans le procédé selon l'invention, le H 2 S peut être sensiblement éliminé du mélange de gaz utilisé comme charge tandis qu'on peut régler la quantité de CO 2 qui est laissée dans le gaz purifié On peut effectuer ce réglage en réglant la circulation du solvant,
c'est-à-dire le rapport entre la quantité de solvant intro-
duite dans la zone d'extraction et la quantité de mélange de gaz qui y est introduite Dans le cas o il n'y a pas ou presque pas de H 2 S présent dans le mélange de gaz, la quantité de CC 2 qui en est enlevée peut aussi être réglée par la circulation du solvant Si on le désire, le CO 2 peut être enlevé dans une très large mesure On peut réduire encore la circulation du solvant, si on le désire, -7- en évacuant le solvant chargé de la zone de contact à un
point intermédiaire dans sa partie inférieure, en refroi-
dissant extérieurement le solvant chargé évacué, et en le réintroduisant dans la partie inférieure de la zone de contact pour contact supplémentaire avec le mélange de gaz à purifier, par exemple comme décrit dans le brevet
britannique N O 1 589 231.
La température durant la mise en contact du mélange de gaz et du solvant dans l'étape a) peut varier entre de larges limites Des températures comprises entre 15 et 'C sont très utilisables, des températures comprises
entre 20 et 800 C sont préférées.
Dans l'étape a), la totalité ou la plus grande partie de COS, s'il y en a de présent, est éliminée du mélange
de gaz.
Le solvant chargé obtenu par l'étape a) contient du Co 2, du H 2 S (éventuellement) et, en général, certaines quantités de composants nonacides dissous du mélange de gaz à purifier, par exemple des hydrocarbures et/ou de l'hydrogène et/ou de l'oxyde de carbone Ces gaz non-acides doivent être éliminés au moins partiellement du solvant chargé par vaporisation éclair dans l'étape b) à une pression supérieure à la pression partielle totale des gaz acides présents dans le solvant chargé De cette manière, seulement de très petites quantités de gaz acides se dégagent du solvant en même temps que les gaz non-acides, par exemple des hydrocarbures et/ou de l'hydrogène et/ou de l'oxyde de carbone Si on le désire, le mélange de gaz obtenu par la vaporisation éclair de l'étape b) peut être recyclé à l'étape a), mais afin d'éviter une recompression ce mélange de gaz est utilisé de préférence pour une autre application quelconque, par exemple comme gaz combustible (éventuellement après élimination de la totalité ou d'une partie du H 2 S présent, par exemple par mise en contact de ce mélange de gaz avec une petite quantité de solvant -8- maigre) Les gaz non-acides doivent être éliminés du solvant chargé avant que ce solvant ne soit soumis à une vaporisation-éclair à une pression inférieure à la pression partielle totale des gaz acides, parce qu'autrement les hydrocarbures et/ou l'hydrogène et/ou l'oxyde de carbone seraient libérés en même temps qu'une quantité appréciable de gaz acides Comme dans de nombreux cas ces gaz acides ou des gaz de combustion obtenus à partir d'eux doivent être déchargés à l'atmosphère, les hydrocarbures et/ou l'hydrogène et/ou l'oxyde de carbone
seraient déchargés ou brûlés simultanément, ce qui cons-
tituerait un gaspillage de ces matières ayant de la valeur.
Bien que le solvant chargé puisse être soumis à une vaporisation éclair dans l'étape b) plusieurs fois, chaque fois à une pression plus basse, dans la plupart des cas la majeure partie des composants non-acides dissous sera éliminée dans une seule étape de vaporisation éclair, et pour cette raison on préfère soumettre le solvant chargé à
la vaporisation éclair une seule fois dans l'étape b).
Le solvant chargé obtenu dans l'étape b) qui, en plus de gaz acides contient seulement de petites quantités d'autres composés dissous est soumis à une vaporisation éclair dans l'étape c) à une pression inférieure à la pression partielle totale des gaz acides dans le solvant chargé à la température existante On a trouvé que dans le procédé selon l'invention (dans lequel on utilise un solvant comprenant une amine tertiaire et un absorbant physique), la quantité de CO 2 libérée est bien plus grande que dans des procédés modifiés qui diffèrent du procédé selon l'invention seulement en ce que le solvant contient une amine secondaire et/ou une amine primaire au lieu d'une amine tertiaire ou contient une amine tertiaire, mais pas d'absorbant physique Dans le cas o le solvant chargé contient aussi du H 2 S, le gaz libéré après le relâchement de pression dans l'étape c) a un rapport molaire de CO 2 à -9 - H 2 S bien plus élevé que le rapport molaire de ces gaz
initialement présents dans le solvant chargé Il est avan-
tageux de chauffer le solvant chargé, par exemple à une température comprise entre 45 et 1100 C avant ou pendant la vaporisation éclair dans l'étape c), parce que dans ce cas le rapport molaire de Co 2 à H 2 S dans les gaz libérés après le relâchement de pression est encore plus élevé Le procédé modifié ci-dessus dans lequel on utilise un solvant qui comprend une amine secondaire ou primaire et un absorbant physique ou un solvant qui comprend une amine tertiaire et pas d'absorbant physique donne un rapport molaire de CO 2 à H 2 S bien plus bas dans le gaz libéré après le relâchement de pression Comme le gaz libéré dans l'étape c) a un rapport molaire de C 02 à H 2 S plus élevé que celui du solvant chargé initial, le rapport molaire de
H 2 S à Co 2 présent dans le solvant restant après le relâ-
chement de pression dans l'étape c) est plus élevé qu'initialement. Comme à chaque relâchement de pression dans l'étape c) le rapport molaire de H 2 S à CO dans le solvant restant est accru, il peut être avantageux de soumettre le solvant chargé à la vaporisation éclair dans l'étape c) au moins deux fois, chaque fois à une pression plus basse ou à une température plus élevée dans le cas o le mélange initial contient du H 2 S En général, la pression du solvant chargé après le relâchement de pression dans l'étape c) sera
approximativement la pression atmosphérique.
Dans l'étape c), une grande quantité de CO 2 est libérée, et en conséquence le solvant chargé est en fait régénéré dans une mesure appréciable, donnant du solvant semi-maigre Dans le cas o le mélange de gaz initial était sensiblement exempt de H 2 S, le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) contient du C 02 comme seul gaz acide, et il est utilisé de préférence tel quel au moins partiellement comme solvant dans l'étape a); dans de nombreux cas, la -10- quantité de CO 2 présente dans le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) sera si petite qu'on préférera utiliser ce solvant semi-maigre comme seul solvant dans l'étape a) Si on le désire, une partie ou la totalité du solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) peut être tota- lement régénérée (par exemple par strippage à la vapeur d'eau) et utilisée comme solvant dans l'étape a) Quand du solvant totalement régénéré et du solvant semi-maigre sont utilisés tous deux comme solvants dans l'étape a), le premier est de préférence introduit dans la zone de contact à un point plus éloigné de l'entrée du mélange de gaz que
le solvant semi-maigre.
Quand le mélange de gaz initial ne contenait pas seu-
lement CO 2 mais aussi H 2 S, les gaz acides libérés durant la vaporisation éclair dans l'étape c) contiendront dans un certain nombre de cas de si petites quantités de H 2 S qu'ils
pourront être déchargés à l'atmosphère après incinération.
Si on le désire ou si c'est nécessaire, le H 2 S présent dans les gaz libérés durant la vaporisation éclair dans l'étape c) peut peut en être séparé par mise en contact de ces gaz avec un solvant dans des conditions qui favorisent une élimination préférentielle de H 2 S par rapport à CO 2 Pour cette élimination, on peut très bien utiliser par exemple un mélange comprenant une amine et éventuellement un absorbant physique, en particulier le solvant à utiliser selon la présente invention Pour que l'on obtienne une haute sélectivité concernant l'élimination de H 2 S, la mise en contact est effectuée de matière très appropriée dans une colonne ayant moins de 20 plateaux de contact et à de grandes vitesses du gaz, par exemple comme décrit dans
le brevet britannique No 1 362 384.
Dans le cas o il y avait du H 2 S présent dans le mélange de gaz initial, le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) contient H S et CO dans un rapport molaire 2 2 dans un rapr molair élevé En raison de sa haute teneur en H 2 S, ce solvant -11- semi-maigre n'est pas utilisable comme solvant dans l'étape a) et il faut que les gaz acides qui y sont présents soient éliminés Les gaz acides sont éliminés de ce solvant semi-maigre par régénération totale pour donner du solvant maigre La régénération est effectuée de manière très appropriée par chauffage dans une colonne de régénération (par exemple à une température comprise entre 80 et 160 'C), lequel chauffage est effectué de
préférence par strippage à la vapeur d'eau.
Le gaz obtenu durant cette régénération a une teneur en H 2 S telle qu'il peut bien être utilisé dans un procédé
Claus pour la préparation de soufre.
Le solvant maigre obtenu après régénération peut très bien être réutilisé dans l'étape a), et aussi pour mise en contact avec le gaz libéré par vaporisation éclair de
l'étape b) ou c) si on le désire.
Il sera évident que pour maintenir aussi petite que possible la quantité d'énergie nécessaire dans le procédé, il est avantageux d'effectuer des échanges de chaleur entre
des courants du procédé quand c'est approprié.
Exemple 1
On introduit 10 000 kilomoles par heure d'un mélange de gaz (composition 80 % de méthane, 5 % d'éthane, 3 % de propane, 1 % de butane, 1 % de H 2 S et 10 % de CO 21 toutes ces proportions étant en volume) dans le fond d'une colonne
d'absorption contenant 30 plateaux à soupapes, à une tempé-
rature de 400 C et à une pression de 50 bars Ce mélange de gaz est mis en contact à contre-courant avec 300 m /h d'un solvant maigre constitué de méthyldiéthanolamine ( 50 % en poids), de sulfolane ( 25 % en poids) et d'eau ( 25 % en poids) Le gaz purifié quitte le sommet de la colonne d'absorption à raison de 9511,4 kilomoles par heure; ce gaz contient 644 kilomoles par heure de CO 2 et
moins de 4 parties en volume par million (ppm) de H 25.
-12- Le solvant chargé ( 300 m 3/h) est évacué du fond de la colonne d'absorption; il contient 99,7 kilomoles par heure de H 2 S et 356 kilomoles par heure de CO 2 Ce solvant chargé est soumis à une vaporisation éclair à une pression de 15 bars à une température de 69,20 C Le gaz libéré ( 45 kilomoles par heure) contient 1,4 kilomole par heure de H 2 S, 10,7 kilomoles par heure de CO 2, le complément étant constitué d'hydrocarbures Le solvant chargé obtenu après cette première vaporisation éclair contient 98,6 kilomoles par heure de H 2 S et 345 kilomoles par heure de CO 2 Il est chauffé par échange de chaleur avec du solvant maigre et soumis à une vaporisation éclair à une pression de 1,3 bar à une température de 70 'C Le gaz libéré durant cette seconde vaporisation éclair ( 293,6 kilomoles par heure) est constitué de 35,5 kilomoles de H 2 S et 258 kilomoles par heure de CO Il est mis en contact à contre-courant avec 148 m /h de solvant maigre dans une seconde colonne d'absorption ayant 13 plateaux à soupapes à une température de 40 'C et une pression de 1,1 bar, donnant 212 kilomoles par heure d'un gaz qui est constitué de CO 2 contenant 300 ppm de H 2 S Le solvant chargé obtenu dans la colonne d'absorption mentionnée en dernier lieu est régénéré en même temps que le solvant semi-maigre obtenu
après la seconde vaporisation éclair Ce solvant semi-
maigre contient 63 kilomoles par heure de H 2 S et 87 kilo-
moles par heure de CO 2 On effectue la régénération par strippage à la vapeur d'eau, pour obtenir un gaz constitué de 98,6 kilomoles par heure de H 2 S et de 133 kilomoles par heure de CO 2, gaz qui est très utilisable dans un procédé Claus Le solvant maigre obtenu après régénération ( 448 m 3/h) est partiellement ( 148 m 3/h) recyclé à la seconde colonne d'absorption et partiellement ( 300 m /h) (après échange de chaleur avec le solvant chargé résultant de la première vaporisation éclair) utilisé comme solvant maigre
dans la colonne d'absorption.
-13-
Exemple 2
On introduit 10 000 kilomoles par heure d'un mélange de gaz (composition en volume 90,65 % de méthane et 9,35 % de CO 2) dans le fond d'une colonne d'absorption contenant 20 plateaux à soupapes à une température de 35 C et une pression de 91 bars Ce mélange de gaz est mis en contact à contre-courant avec 844 m 3/h d'un solvant constitué de méthyldiéthanolamine ( 50 % en poids), de sulfolane ( 25 % en poids) et d'eau ( 25 % en poids) Ce solvant est un solvant semi-maigre; il contient 1374 kilomoles par heure de CO 2 et pas de méthane Le gaz quittant le sommet de la
colonne d'absorption ( 9069 kilomoles par heure) est cons-
titué de 98 % en volume de méthane, le complément
étant CO 2.
Le solvant chargé ( 844 m /h) est évacué du fond de la colonne d'absorption; il contient 2131 kilomofes par heure de CO 2 et 174 kilomoles par heure de méthane et se trouve à une température de 53 'C Ce solvant chargé est soumis à une vaporisation éclair à une pression de 24 bars et une température de 510 C Le gaz libéré ( 204 kilomoles par heure) est constitué de 159 kilomoles par heure de méthane et de 45 kilomoles par heure de CO 2 Le solvant chargé obtenu après cette première vaporisation éclair ( 844 m /h) contient 2086 kilomoles par heure de CO 2 et 15 kilomoles
par heure de méthane Il est chauffé et soumis à une vapo-
risation éclair à une pression de 1,3 bar et à une tempéra-
ture de 40 'C Le gaz libéré durant cette deuxième vapori-
sation éclair ( 727 kilomoles par heure) est constitué de kilomoles par heure de méthane et de 712 kilomoles par heure de CO 2 Le solvant semimaigre obtenu dans la
seconde vaporisation éclair ( 844 m /h) contient 1374 kilo-
moles par heure de CO 2 et pas de méthane, et est introduit au sommet de la colonne d'absorption comme solvant pour le
mélange de gaz à purifier comme décrit ci-dessus.
-14- Expérience comparative Pour comparaison, le même procédé que décrit dans l'exemple 2 est conduit avec un solvant constitué de diisopropanolamine ( 50 % en poids), de sulfolane ( 25 % en poids) et d'eau ( 25 % en poids) (pas selon l'invention). Pour l'élimination de la même quantité de CO 2 du gaz de
charge, et l'utilisation de solvant semi-maigre non régé-
néré dans l'étape d'absorption, il faut une circulation
de solvant environ cinq fois aussi forte que celle néces-
saire dans le procédé selon l'invention décrit dans l'exemple 2 De plus, environ cinq fois autant de méthane est absorbé par heure dans la colonne d'absorption, et libéré dans la première vaporisation éclair; la quantité de méthane libérée dans cette première vaporisation éclair
est si grande que pour des raisons économiques ce gaz doit être reco En-
primé et recyclé, ce qui rend nécessaire l'installation
de compresseurs coûteux.
-15-
Claims (10)
1 Procédé pour éliminer Co 2 et, s'il est présent, H 25 d'un mélange de gaz, caractérisé en ce que: a) le mélange de gaz est mis en contact à pression élevée à contre-courant avec un solvant qui comprend une amine tertiaire et un absorbant physique;
b) le solvant chargé obtenu est soumis à une vapo-
risation éclair au moins une fois par relâchement de la pression à une pression au-dessus de la pression partielle totale du CO 2 et du H 2 S présents dans le solvant chargé à la température existante; c) le solvant chargé obtenu dans l'étape b) est soumis à une vaporisation éclair au moins une fois par relâchement de la pression à une pression au-dessous de la pression partielle totale du CO 2 et du H 2 S présents dans le solvant chargé à la température existante, et le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) est, éventuellement après régénération totale de la totalité ou d'une partie de ce solvant, utilisé comme solvant dans
l'étape a).
2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce
que le solvant contient de l'eau.
3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'amine tertiaire est aliphatique et contient
au moins un groupe hydroxyalcoyle par molécule.
{ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en
ce que l'amine tertiaire est la méthyldiéthanolamine.
Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'absorbant physique est le tétra-
hydrothiophène 1,1-dioxyde.
6 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le solvant contient de la méthyl-
diéthanolamine, du tétrahydrothiophène 1,1-dioxyde et
de l'eau.
-16- 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce
que le solvant contient de 10 à 60 % en poids de méthyl-
diéthanolamine, de 10 à 55 % en poids de tétrahydro-
thiophène 1,1-dioxyde et de 5 à 35 % en poids d'eau.
8 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que dans l'étape a), le mélange de gaz est mis en contact avec le solvant dans une zone de mise en contact qui comprend de 15 à 80 couches de mise en contact.
9 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'étape a) est conduite à une
pression comprise entre 20 et 100 bars.
Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'étape a) est conduite à une tempé-
rature de mise en contact comprise entre 20 et 800 C.
11 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le solvant chargé dans l'étape c)
est soumis à une vaporisation éclair à la pression atmos-
phérique.
12 Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape c) est régénéré par strippage à la vapeur d'eau
avant d'être utilisé comme solvant dans l'étape a).
13 Procédé selon l'une des revendications 1 à 11,
caractérisé en ce que le mélange de gaz est sensiblement exemt de H 2 S et que le solvant semi-maigre obtenu dans l'étape
c) est utilisé comme seul solvant dans l'étape a).
14 Mélanges de gaz desquels CO 2 et, s'il était présent, H 2 S ont été éliminés au moyen d'un procédé selon
l'une des revendications précédentes.
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